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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPE PRÓ-REITORIA DE GRADUAÇÃO CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGICAS DEPARTAMENTO DE FÍSICA LEI DE HOOKE DOCENTE: DIVANIZIA DO NASCIMENTO SOUZA ARACAJU-SE 2021 DISCENTES: Erick Tavares Andrade Karen Aisha Moura Santos Milleny Christie Oliveira Ereias Vinicius Nascimento de Menezes SÚMARIO 1. INTRODUÇÃO......................................... 2. REFERENCIAL EXPERIMETAL………………….. 3. APRESENTAÇÃO DA RESOLUÇÃO…………… 4. TABELA DE DADOS………………………………… 5. GRÁFICOS……………………………………………… 6. TÓPICO DE DISCUSSÃO…………………………. DIVANIZIA DO NASCIMENTO SOUZA O relatório está incompleto; principalmente porque não foram informados os valores calculadas as constantes de elasticidade das molas com ou sem associação. INTRODUÇÃO Para realizar o segundo experimento do curso, usaremos como base a “LEI DE HOOKE”, na qual é “uma lei da física que descreve a força restauradora que existe em vários sistemas quando comprimidos ou distendidos.” (1) Lei de Hooke aplicada a uma mola: Fel = -k . Δx - Fel ; força elástica (N) - Constante elástica (K) - Unidade (N/m) - Elongação (Δx) - Posição distendida e a posição inicial da mola (x0) DIVANIZIA DO NASCIMENTO SOUZA que REFERENCIAL EXPERIMENTAL i. Coloque uma mola suspensa e, sem nenhuma força externa aplicada, determine a posição da extremidade da mola, definida como origem (X0); ii. Pendure no porta-pesos uma massa conhecida e anote o valor de X que corresponde à deformação da mola; iii. Retire o porta-pesos e refaça a medida ii mais 2 vezes. iv. Complete a tabela medindo as deformações causadas para outros 4 valores diferentes de massa, colocadas nos porta pesos, tomando o cuidado de medir 3 vezes em cada caso e de não ultrapassar o limite elástico da mola, para não a deformar permanentemente; v. Ao retirar as massas, observe se a posição da extremidade da mola sem deformação, ou seja, x0, sofreu alguma variação; vi. Repita os procedimentos anteriores para a segunda mola. Também foi utilizado o vídeo “10. MECÂNICA- Constante Elástica molas”, do Prof. Dr. Guilherme Pereira da Silva. APRESENTAÇÃO DA RESOLUÇÃO Para realizar o experimento nós começamos com o vídeo “10. MECÂNIA- Constante Elástica molas”, no qual o professor traz a introdução do funcionamento das molas, em seguida entra na questão de deformação aplicada por uma força na determinada mola, sendo caracterizada como a lei de Hooke que ajudara a achar a deformação dessa mola. Iniciamos com o cálculo separando 4 massas diferentes, obtivemos a média de determinadas, em seguida usamos a variação entre as 3 medidas para achar a deformação média da mola. Logo após usamos os dados obtidos para calcular o desvio padrão, onde primeiro foi feito o cálculo com cada medida subtraindo-a com a média e elevando ao quadrado, após encontrar os valores, eles foram somados e divididos por 2, já que na fórmula apresenta que o valor será dividido por n-1 sendo n o número total de medidas, após essa divisão a raiz quadrada foi extraída, obtendo o resultado. Para obter a incerteza utilizamos um valor de 0,0001, pois os instrumentos utilizados no laboratório são digitais resultando na decisão citada. Com a tabela concluída nós utilizamos o aplicativo SciDavis para obter os gráficos, inserimos os valores de x e y nas colunas da tabela, escolhemos a opção “Dispersão”, e fizemos alguns ajustes. DIVANIZIA DO NASCIMENTO SOUZA Em seguida, ele explica sobre a DIVANIZIA DO NASCIMENTO SOUZA quadrado. Após isso, foram calculados DIVANIZIA DO NASCIMENTO SOUZA De quê? DIVANIZIA DO NASCIMENTO SOUZA ajuda? DIVANIZIA DO NASCIMENTO SOUZA de DIVANIZIA DO NASCIMENTO SOUZA sendo DIVANIZIA DO NASCIMENTO SOUZA aborda sobre o TABELA DE DADOS 1. Tabelas de Dados Massa (kg) Peso (N) Δx (m) Média (m) σa (m) σb (m) σc (m) Resultado de Δx (m) Medida 1 Medida 2 Medida 3 Massa 1 0,100 0,98 0,49 0,5 0,52 0,503 0,0062 0,0005 0,0108 0,5030 ± 0,0108 Massa 2 0,125 1,225 0,62 0,63 0,65 0,633 0,0062 0,0005 0,0108 0,6330 ± 0,0108 Massa 3 0,150 1,47 0,75 0,76 0,78 0,763 0,0062 0,0005 0,0108 0,7630 ± 0,0108 Massa 4 0,175 1,715 0,89 0,90 0,92 0,903 0,0062 0,0005 0,0108 0,9030 ± 0,0108 Massa 5 0,200 1,96 1,01 1,02 1,04 1,023 0,0062 0,0005 0,0108 1,0230 ± 0,0108 Apostila de Laboratório de Física 1 – 20202/2 Departamento de Física, Universidade Federal de Sergipe 7 DIVANIZIA DO NASCIMENTO SOUZA Não é esperado que as incertezas estatísticas sejam iguais. Como esse cálculo foi feito? Duas molas em paralelo Massa (kg) Peso (N) Δx (m) Média (m) σa (m) σb (m) σc (m) Resultado de Δx (m) Medida 1 Medida 2 Medid a 3 Massa 1 0,100 0,980 0,025 0,026 0,026 0,025 0,0004 0,0005 0,0006 4 (0,02515 ± 0,00064) Massa 2 0,125 1,225 0,031 0,032 0,032 0,031 0,0004 0,0005 0,0006 4 (0,03135 ± 0,00064) Massa 3 0,150 1,471 0,038 0,038 0,039 0,038 0,0002 9 0,0005 0,0005 8 (0,03820 ± 0,00058) Massa 4 0,175 1,715 0,045 0,046 0,045 0,045 0,0002 9 0,0005 0,0005 8 (0,04535 ± 0,00058) Massa 5 0,200 1,961 0,051 0,051 0,052 0,051 0,0002 9 0,0005 0,0005 8 (0,05102 ± 0,00058) DIVANIZIA DO NASCIMENTO SOUZA Informar os títulos das tabelas. A incerteza desses resultados deveria ter a mesma quantidade de algarismos decimais da incerteza tipo B. Duas molas em série Massa (k g) Peso (N) Δx (m) Média ( m) σa (m) σb (m) σc (m) Resulta do de Δx (m) Medida 1 Medida 2 Medida 3 Massa 1 0,100 0,98 0 0,102 0,103 0,104 0,103 0,000 4 04 0,000 5 0,000 6 42 (0,103458 ± 0,000642) Massa 2 0,125 1,22 5 0,128 0,129 0,129 0,128 0,000 4 08 0,000 5 0,000 6 45 (0,128126 ± 0,000645) Massa 3 0,150 1,47 1 0,154 0,155 0,155 0,154 0,000 4 08 0,000 5 0,000 6 45 (0,154156 ± 0,000645) Massa 4 0,175 1,71 5 0,180 0,181 0,182 0,181 0,000 4 04 0,000 5 0,000 6 42 (0,18178 ± 0,000642) Massa 5 0,200 1,96 1 0,206 0,207 0,207 0,206 0,000 4 08 0,000 5 0,000 6 45 (0,20665 ±0,000645) GRÁFICOS ENTRE DUAS MOLAS ENTRE MOLAS EM PARALELO • ENTRE MOLAS EM SÉRIE TÓPICO DE DISCUSSÃO 1. A partir dos dados obtidos, construa um gráfico da força peso em função da elongação para cada uma das molas avaliadas. Utilize g = 9,8 m/s2 para a aceleração da gravidade. Qual é o comportamento do gráfico? Podemos afirmar que as molas obedecem à Lei de Hooke? Por que? Todos os gráficos se comportaram em retas, com algumas imperfeições decorrente a força aplicada. Obedece, pois a deformação é proporcional à força aplicada, e o coeficiente k é na verdade a constante, levando em consideração o erro experimental. 2. Determine o valor do coeficiente angular da reta ajustada e, a partir dele, determine a constante elástica de cada mola; Coeficiente angular; Entre duas molas 0,025 ; - Série 0,1 ; - Paralelo 0,25. 3. Qual a relação entre a constante elástica das molas e o diâmetro das mesmas? Podemos analisar a relação entre a constante da mola e o diâmetro do enrolamento, quanto maior o diâmetro, menor o valor da constante da mola, portanto, a constante da mola representa a relação entre a resistência e a deformação. 4. Diga qual é o significado físico da constante elástica de uma mola e o que ela indica; O significado físico da constante da mola é definido da seguinte forma: se a constante da mola for, por exemplo, K = 10N / cm, significa que uma força de 10N causa uma deformação de 1 cm na mola. Portanto, a constante elástica representa a força necessária para esticar o corpo em um determinado grau. DIVANIZIA DO NASCIMENTO SOUZA Isso não foi discutido no experimento, não devendo constar nas conclusões. DIVANIZIA DO NASCIMENTO SOUZA Neste tópico, conforme a apostila fornecida, deveriam ser discutidos os seguintes tópicos: 1. A partir dos dados obtidos nas tabelas, construa gráficos da força peso em função da elongação para cada uma das situações avaliadas, mola individual, associação em série e associação em paralelo. Utilize g = 9,8 m/s2 para a aceleração da gravidade. Qual é o comportamento dos gráficos? Podemos afirmar que as molas obedecem à Lei de Hooke? Por quê? 2. Determine o valor do coeficiente angular de cada reta ajustada e, a partir deste, determine a constante elástica da mola individual e das combinações de molas investigadas; 3. Qual a relação entre a constante elástica das molas e das combinações utilizadas? 4. Diga qual é o significado físico da constante elástica de uma mola e o que ela indica. 5. Enumere as dificuldades encontradas na execução do experimento e diga como estas dificuldades afetaram os dados obtidos; Foi difícil alinhar a parte inferior da mola com o zero da régua milimetrada. Também é muito difícil ter a certeza do número da medicação, então usamos números aproximados. Ambas as dificuldades afetam a medição da deformação exata gerada na mola. 6. Houve deformações permanentes na mola? Teoricamente, sim. Como respondido na 4° questão explicamos que causa uma deformação na mola de 1 cm. Sabemos que força aplicada foi superior ao que a mola poderia aguentar sem sofrer nenhuma deformação. DIVANIZIA DO NASCIMENTO SOUZA Não entendi PRÓ-REITORIA DE GRADUAÇÃO CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGICAS DEPARTAMENTO DE FÍSICA Erick Tavares Andrade Karen Aisha Moura Santos Milleny Christie Oliveira Ereias Vinicius Nascimento de Menezes INTRODUÇÃO REFERENCIAL EXPERIMENTAL APRESENTAÇÃO DA RESOLUÇÃO TABELA DE DADOS
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